NO871254L

NO871254L - BLAST PROCEDURE AND BLAST USE APPLIANCE.

Info

Publication number: NO871254L
Application number: NO871254A
Authority: NO
Inventors: Timothy Andrew Beattie; Stewart Grant Hamilton; Mark Andrew Irving; Barry Keith Miskin
Original assignee: Ici Australia Ltd
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1987-10-12
Also published as: NO871254D0; US4777880A; MW1787A1; GB8705927D0; GB2189011B; ZM2687A1; PH23374A; ZW4887A1; ZA871772B; ATE58236T1; CA1309299C; GB2189011A; JPS62245100A; BR8701678A

Abstract

A method of detonating explosive charges for the breaking of rock and ore comprises the use of two sets of components, one set within the explosive charge and the other set at the surface of the explosive. The set within the exposive comprises a detonator, a first delay element and a passive energy storage device such as a capacitor. The second set which is able to communicate with the first comprises a power source, a second delay element and a means for receiving signals from a remote command source. In a preferred embodiment, the first delay element has a fixed delay and the second delay element has a programmable delay. The method permits of versatility and precision in the use of explosives, using relatively inexpensive components.

Description

Denne oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for sprengning. This invention relates to a method for blasting.

Effektiv bryting av sten og malm ved hjelp av sprengstoff krever betydelig dyktighet og teknisk viten av utøverne. Sprengladninger blir lagt i forut bestemte mengder, og blir Effective quarrying of rock and ore using explosives requires considerable skill and technical knowledge from the practitioners. Explosive charges are placed in predetermined quantities, and remain

sprengt i et forut bestemt mønster med presise intervaller ved hjelp av detonatorer inne i sprengstoffet. Ønskelig presisjon har bare vært mulig å oppnå siden man ble kjent med elektrisk avfyring. I slik avfyring blir avfyringssignalet gitt til de forskjellige detonatorer ved hjelp av elektriske ledninger som forbinder avfyringsstedet med detonatorene, og detonaterene har innebygd forsinkelse, slik at den siste ladning som skal eksplodere har mottatt sitt avfyringssignal før den første eksplosjonen. detonated in a predetermined pattern at precise intervals using detonators inside the explosive. Desirable precision has only been possible since the introduction of electric firing. In such firing, the firing signal is given to the various detonators by means of electric wires connecting the firing point with the detonators, and the detonators have a built-in delay, so that the last charge to explode has received its firing signal before the first explosion.

Dette betyr imidlertid at man må ha et stort lager av detonatorer med forskjellige tidsforsinkelse, og når disse detonatorene er på plass kan ikke sprengnignsmønsteret bli endret. However, this means that one must have a large stock of detonators with different time delays, and once these detonators are in place the blasting pattern cannot be changed.

Et foreslått svar på disse problemene er å utstyre hver detonator med en elektronisk programmerbar forsinkelse som kan bli programmert før avfyringen ved signaler som sendes fra en sentral kommandoplass via elektriske ledninger, eller en stor ulempe er det faktum at en slik detonator må ha en kraftkilde (vanligvis et batteri), og nærvær av en slik kilde i en sprengladning er begrensende på grunn av dens bestemte levetid og at den ikke kan skiftes ut, og den kan også representere en mulig f are . A proposed answer to these problems is to equip each detonator with an electronically programmable delay that can be programmed before firing by signals sent from a central command post via electrical wiring, or a major drawback is the fact that such a detonator must have a power source ( usually a battery), and the presence of such a source in an explosive charge is limiting due to its specific lifetime and non-replaceability, and it may also represent a potential hazard.

Et eksempel på en detonator som søker å overkomme disse problemene kan finnes i publisert PCT-søknad WO 87/00264, hvor det er beskrevet en detonator som har en forsinkelse som er elektronisk programmerbar. Detonatorene som er beskrevet i dette dokumentet er fortrinnsvis modulære, og en av de mulige moduler er en kraftkilde, så som en kondensator. Denne kraftkilden kan blir ladet opp umiddelbrat før sprengning, og forsyner kraft for å operere forsinkelsen og avfyring av detonatoren. Et grunn-leggende problem med en slik detonator er at de er forholdsvis kostbare og kostnad er en stor faktor når man tenker på sprengninger som omfatter hundrevis eller kanskje tusenvis av ladninger. An example of a detonator which seeks to overcome these problems can be found in published PCT application WO 87/00264, which describes a detonator which has a delay which is electronically programmable. The detonators described in this document are preferably modular, and one of the possible modules is a power source, such as a capacitor. This power source can be charged immediately before detonation, and supplies power to operate the delay and firing of the detonator. A fundamental problem with such a detonator is that they are relatively expensive, and cost is a major factor when thinking about explosions involving hundreds or perhaps thousands of charges.

Man har nå funnet at det er mulig å frembringe en allsidig, billig, sikker og presis anordning for å detonere sprengstoff, en som overvinner mange eller kanskje alle ulempene med den kjente teknikk. Den foreliggende oppfinnelse frembringer derfor en fremgangsmåte for sprengning hvor et sprengstoff blir detonert ved en detonator-anordning som er følsom for et signal fra en fjern kommandoplass, hvor detonatoranordningen omfatter (a) inne i sprengstoffet en detonator, et første forsinkelseselement forbundet med denne og i stand til å aktivere detonatoren et bestemt tidspunkt efter at en mottar avfyringssignalet, og en passiv effekt-lageranordning; (b) ved overflaten av sprengstoffet en kraftkilde, en anordning for å motta signaler, og et annet forsinkelseselement forbundet med dette og i stand til å forsinke tidsintervallet mellom mottagning av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen, og (c) en anordning for å kommunisere signaler fra (b) til (a). It has now been found that it is possible to produce a versatile, cheap, safe and precise device for detonating explosives, one which overcomes many or perhaps all of the disadvantages of the prior art. The present invention therefore provides a method for blasting where an explosive is detonated by a detonator device which is sensitive to a signal from a remote command post, where the detonator device comprises (a) inside the explosive a detonator, a first delay element connected thereto and in capable of activating the detonator at a specific time after receiving the firing signal, and a passive effect storage device; (b) at the surface of the explosive a power source, a device for receiving signals, and another delay element connected thereto and capable of delaying the time interval between receipt of the firing signal at (b) and detonation, and (c) a device for communicate signals from (b) to (a).

Videre frembringes et sprengningsapparat for bruk ved avfyring av en sprengladning, hvor apparatet omformer (a) inne i sprengstoffet en detonator, et første forsinkelseselement forbundet med denne og i stand til å aktivere detonatoren et forut bestemt tidsintervall efter mottagelse av avfyringssignalet, og en passiv effektlageranordning, (b) ved overflaten av sprengstoffet en kraftkilde, en anordning for å motta signaler, og et forsinkelseselement forbundet med dette og i stand til å forsinke tidsintervallet mellom mottagning av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen, og (c) en anordning for å kommunisere signaler fra (b) til (a). Furthermore, a detonating device is provided for use when firing an explosive charge, where the device transforms (a) inside the explosive a detonator, a first delay element connected thereto and capable of activating the detonator a predetermined time interval after receiving the firing signal, and a passive power storage device , (b) at the surface of the explosive a power source, a device for receiving signals, and a delay element associated therewith and capable of delaying the time interval between receipt of the firing signal at (b) and detonation, and (c) a device for communicate signals from (b) to (a).

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse tillater betydelig allsidighet i alle aspekter ved sprengning. Detonatorer og ladninger kan legges ut lang tid før avfyring, uten at det er noen fare for for tidlig avfyring ved et uhell, eller forringelse av eventuelt begravede detoneringskomponenter på grunn av alder. The method of the present invention allows considerable versatility in all aspects of blasting. Detonators and charges can be laid out long before firing, with no risk of accidental premature firing, or deterioration of any buried detonating components due to age.

Fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen omfatter bruk med hver sprengladning av to sett komponenter, komponentene (a) inne i sprengstoffet, og komponentene (b) ved overflaten av sprengstoffet. Med uttrykket "ved overflaten av sprengstoffet" mener man at komponentene (b) er på jordoverflaten eller stenflaten, og like i nærheten av den sprengladningen de er forbundet med. De kan være fysisk på toppen av sprengstoffet i ladningen eller de kan være på jorden nær ladningen. Det viktigste er at kompo nentene (b) er lett tilgjengelig for kommunikasjon, eller for vedlikehold eller utskiftning av komponenter. The method according to this invention comprises the use with each explosive charge of two sets of components, the components (a) inside the explosive, and the components (b) at the surface of the explosive. With the expression "at the surface of the explosive" is meant that the components (b) are on the soil surface or rock surface, and close to the explosive charge they are connected to. They can be physically on top of the explosive in the charge or they can be on the ground near the charge. The most important thing is that the components (b) are easily accessible for communication, or for maintenance or replacement of components.

Detonatorer for bruk ved denne oppfinnelsen kan være en avDetonators for use in this invention may be one of

de som er kjent i teknikken, for eksempel konvensjonelle trådbro-detonatorer, eksploderende trådbro-detonatorer og detonatorer av typen flyvende plate. those known in the art, such as conventional wire bridge detonators, exploding wire bridge detonators and flying disc type detonators.

Det første forsinkelseselement forbundet med detonatoren kan være en av mange typer av forsinkelser som er kjent i teknikken, for eksempel den enkle pyrotekniske forsinkelse som ofte er integrert med detonatoren. Den kan også være elektronisk, for eksempel en sofistikert aktivator som den som er beskrevet i publiset PCT-søknader WO 87/00264 og WO 87/00265. En av styrkene ved dennne oppfinnelsen er imidlertid at forholdsvis usofisti-kerte (og derfor billige) komponenter kan bli brukt. Det første forsinkelseselement kan for eksempel vere en elektronisk type med fast forsinkelse. Slike forsinkelser er billigere enn programmerbare, og deres bruk i store antall er kostnadsmessig mer akseptabel. Med uttrykket "passiv kraftkilde" mener vi en kraftkilde som er i stand til å levere effekt bare når den selv blir påvirket av en ytre stimulans. Et konvensjonelt batteri med en fjernstyrt av/på-svitsj er således ikke en passiv kraftkilde, da batteriet alltid er i stand til å levere effekt. En slik anordning motvirker faktisk en av fordelene ved oppfinnelsen. Den foretrukne kraftkilde er en kondensator, men andre mulige kraftkilder er ladbare batterier og batterier som er passive til de blir aktivert. The first delay element associated with the detonator may be one of many types of delays known in the art, for example the simple pyrotechnic delay often integrated with the detonator. It may also be electronic, for example a sophisticated activator such as that described in published PCT applications WO 87/00264 and WO 87/00265. One of the strengths of this invention, however, is that relatively unsophisticated (and therefore cheap) components can be used. The first delay element can, for example, be an electronic type with a fixed delay. Such delays are cheaper than programmable ones, and their use in large numbers is cost-wise more acceptable. By the expression "passive power source" we mean a power source that is able to deliver power only when it itself is influenced by an external stimulus. A conventional battery with a remote-controlled on/off switch is thus not a passive power source, as the battery is always able to deliver power. Such a device actually counteracts one of the advantages of the invention. The preferred power source is a capacitor, but other possible power sources are rechargeable batteries and batteries that are passive until activated.

Kraftkilden for den passive effekt-lageranordning er på overflaten hvor den lett kan fjernes eller skiftes ut, og hvor eventuelle feilfunksjoner lett kan rettes. Den kan for eksempel være en permanent kraftkilde som et batteri eller et system av solceller. På den annen side kan det selv være en midlertidig kraftkilde eller bare et mottagerpunkt for elektrisk kraft som blir sendt fra et annet sted, for eksempel gjennom ledninger eller optiske fibere, eller via radiobølger, elektromagnetisk induksjon eller lys, inklusive laserlys. The power source for the passive power storage device is on the surface where it can be easily removed or replaced, and where any malfunctions can be easily corrected. It can, for example, be a permanent power source such as a battery or a system of solar cells. On the other hand, it may itself be a temporary source of power or simply a receiving point for electrical power that is sent from another location, for example through wires or optical fibers, or via radio waves, electromagnetic induction or light, including laser light.

Anordning for kommunikasjon av signaler mellom komponenteneDevice for communicating signals between the components

i systemet på overflaten av sprengstoffet og inne i sprengstoffet kan være hvilket som helst bekvem anordning som er tilgjengelig i teknikken. Det kan for eksempel være en direkte forbindelse så in the system on the surface of the explosive and inside the explosive may be any convenient device available in the art. It could be a direct connection, for example

som en elektrisk ledning eller optisk fiber, eller det kan være via en form for stråling så som radiobølger eller elektromagnetisk induksjon. Man foretrekker en direkte forbindelse fordi den er billigere og fordi det er enklere (og derfor billigere) å verifisere detonatorens status. such as an electrical wire or optical fiber, or it may be via a form of radiation such as radio waves or electromagnetic induction. A direct connection is preferred because it is cheaper and because it is easier (and therefore cheaper) to verify the status of the detonator.

Det annent forsinkelseselement forbundet med overflatekomponentene, i stand til å forsinke tidsintervallet mellom mottagelse av avfyringssignalet ved (b) og detonasjonen kan velges fra ethvert passende apparat som er kjent i teknikken. Det kan for eksempel ha en fast eller en variabel forsinkelse. The second delay element associated with the surface components, capable of delaying the time interval between receipt of the firing signal at (b) and the detonation may be selected from any suitable apparatus known in the art. It can, for example, have a fixed or a variable delay.

I en utførelse av oppfinnelsen har det annet forsinkelseselement en variabel forsinkelse, og det første forsinkelseselement har fast forsinkelse. Siden det annet forsinkelseselement er til stede ved overflaten, er det forholdvis lett å endre forsinkelsestiden bare ved å endre det annet forsinkelseselement. Man foretrekker imidlertid at det er programmerbart, og fortrinnsvis fjern-programmerbart. I en spesielt foretrukken utførelse av oppfinnelsen er det annet forsinkelseselement fjern-programmerbart og det første forsinkelseselement er fast. Denne utførelsen gir sprengningssyternet betydelig allsidighet. Forsinkelser kan bli innstilt efter ønske og/eller endret helt opp til sprengningsøyeblikket, og enda er detonatorene med fast forsinkelses forholdsvis billige. In one embodiment of the invention, the second delay element has a variable delay, and the first delay element has a fixed delay. Since the second delay element is present at the surface, it is relatively easy to change the delay time just by changing the second delay element. However, it is preferred that it is programmable, and preferably remotely programmable. In a particularly preferred embodiment of the invention, the second delay element is remotely programmable and the first delay element is fixed. This design gives the blasting cylinder considerable versatility. Delays can be set as desired and/or changed right up to the moment of detonation, and even the detonators with a fixed delay are relatively cheap.

Signalene for programmering og avfyring kan bli sendt til detonatorordningen ved enhver beleilig metode. Det kan for eksempel bli gjort ved direkte forbindelse med en fjernstyrings-kilde ved hjelp av ledninger eller optiske fibere, eller det kan bli gjort ved en trådløs anordning, for eksempel radio eller laser, eller ved en kombinasjon av disse fremgangsmåtene. The signals for programming and firing may be sent to the detonator arrangement by any convenient method. It can, for example, be done by direct connection with a remote control source using wires or optical fibres, or it can be done by a wireless device, for example radio or laser, or by a combination of these methods.

Oppfinnelsen skal nå beskrives videre under henvisning til tegningen, som viser skjematisk en foretrukken utførelse hvor en fjerntliggende kommandostilling gir instruksjoner ved hjelp av radiotransmisjon. The invention will now be described further with reference to the drawing, which schematically shows a preferred embodiment where a remote command post gives instructions by means of radio transmission.

I denne utførelsen er komponentene 1-5 underjordiske, og er forbundet med komponentene på overflaten ved forbindelses-ledninger 6. Et brannrør 1, innrettet til å avfyre en detonator, blir aktivert av en elektronisk effektsvitsj. Denne effekt-svitsjen blir styrt av en logikkenhet 4 hvis funksjon er å dekode gyldige signaler som blir mottatt fra overflaten via grensesnittkretsen 5. Denne grensesnittkretsen både tilpasser signalene fra overflaten for logikkenheten 4 og trekker ut effekt til å operere de underjordiske komponentene og avfyre brannrøret. Effekten blir lagret i en midlertidig energilagringsenhet 3. Før bruk inneholder enheten 3 ingen energi. Logikkenheten 4 omfatter en fast forsinkelse slik at enheten vil, når den mottar et avfyringssignal, forsinke avfyringen med en fast tid. In this embodiment, the components 1-5 are underground, and are connected to the components on the surface by connecting lines 6. A fire tube 1, arranged to fire a detonator, is activated by an electronic power switch. This power switch is controlled by a logic unit 4 whose function is to decode valid signals received from the surface via the interface circuit 5. This interface circuit both adapts the signals from the surface for the logic unit 4 and extracts power to operate the underground components and fire the fire tube. The effect is stored in a temporary energy storage unit 3. Before use, the unit 3 contains no energy. The logic unit 4 comprises a fixed delay so that the unit will, when it receives a firing signal, delay the firing by a fixed time.

Overflatekomponentene, som er direkte forbundet med de underjordiske komponentene via forbindelsesledningene 6, omfatter en energikilde 14 som blir aktivert ved en bryter 15, og som gir effekt til linjedriveren 7, en logikkenhet 8, en radiomottager 9 The surface components, which are directly connected to the underground components via the connecting lines 6, comprise an energy source 14 which is activated by a switch 15, and which provides power to the line driver 7, a logic unit 8, a radio receiver 9

og en radiosender 10. Senderen 10 og mottageren 9 er forbundet med en antenne 11 som mottar signaler fra og sender bekreftelses-signaler til en sprengnings-styringsanordning 13 som sender og mottar via en antenne 12. Logikkenheten 8 mottar informasjon fra mottageren 9, dekoder denne og sender den til de underjordiske komponentene via linjedriveren 7. Den bekrefter også mottagelsen av signalene via senderen 10. I tillegg omfatter logikkenheten en programmerbar forsinkelse som kan bli innstilt til enhver passende forsinkelsestid ved hjelp av instruksjoner som sendes fra sprengnings-styringsanordningene 13. and a radio transmitter 10. The transmitter 10 and the receiver 9 are connected by an antenna 11 which receives signals from and sends confirmation signals to a blast control device 13 which transmits and receives via an antenna 12. The logic unit 8 receives information from the receiver 9, decodes this and sends it to the underground components via the line driver 7. It also confirms the reception of the signals via the transmitter 10. In addition, the logic unit includes a programmable delay which can be set to any suitable delay time by means of instructions sent from the blast control devices 13.

I praksis ville sprengnings-styringsanordningen først sende programmeringsinstruksjoner til overflatekomponentene. Disse ville bli mottatt av logikkenheten 8 hvis programmerbare forsinkelse blir innstilt av den. Logikkenheten 8 bekrefter så via senderen at programmering har funnet sted. Når avfyringssignalet blir sendt vil logikkenheten 8 forsinke dets videre kommunikasjon til de underjordiske komponentene med den tidligere programmerte forsinkelsestid før det blir sendt. Ved mottagelse av avfyringssignalet fra overflatekomponentene, vil grensesnittkretsen 5 lade den midlertidige effektkilden 3 og sende signalet til logikkenheten 4. Forsinkelsen ikke i denne enheten vil hindre at brannrøret 1 blir avfyrt før den faste forsinkelsestid er ute. In practice, the blast control device would first send programming instructions to the surface components. These would be received by logic unit 8 if programmable delay is set by it. The logic unit 8 then confirms via the transmitter that programming has taken place. When the firing signal is sent, the logic unit 8 will delay its further communication to the underground components by the previously programmed delay time before it is sent. On receiving the firing signal from the surface components, the interface circuit 5 will charge the temporary power source 3 and send the signal to the logic unit 4. The delay not in this unit will prevent the fire pipe 1 from being fired before the fixed delay time is out.

Personer som er kjent med teknikken vil forstå at det erPersons familiar with the art will appreciate that it is

mange mulige variasjoner som ligger innenfor de tekniske kunn-skaper. Undergrunnslogikken 4 kan for eksempel omfatte sikkerhets-innretninger som på en sikker måte gjør detonatoren ubrukbar før many possible variations that lie within the technical know-how. The underground logic 4 can, for example, include safety devices that safely render the detonator unusable before

avfyring, i tilfelle noe går feil. En mulig variasjon i den foretrukne utførelse som beskrevet ovenfor er utelatelse av senderen som sender bekreftende signaler til sprengnings-styringsanordningen 13. Dette fjerner noe av allsidigheten fra systemet, men gjør det billigere og enklere. firing, in case something goes wrong. A possible variation on the preferred embodiment as described above is the omission of the transmitter which sends confirmatory signals to the blast control device 13. This removes some of the versatility from the system, but makes it cheaper and simpler.

Claims

facentRequirements:

1. Method of blasting where an explosive is detonated by a detonating device which is sensitive to a firing signal from a remote location, characterized in that the detonator device comprises (a) inside the explosive a detonator, a first delay element connected to the detonator and able to activate the detonator a predetermined time after it receives the firing signal, and a passive effect^ storage device as defined above, (b) at the surface of the explosive, an effect source, a device for receiving signals, and another delay element associated therewith and capable of delaying the time between receipt of the firing signal at (b) and detonation, and (c) a means for communicating signals from (b) to (a).

2. Method for blasting according to claim 1, characterized in that the first and second delay elements have programmable delays.

3. Method for blasting according to claim 1, characterized in that the first and second delay elements have fixed delays.

4. Method for blasting according to claim 1, characterized in that the first delay element has a fixed delay and the second delay element has a programmable delay.

5. Method for blasting according to one of claims 1, 2 and 4, characterized in that the programmable delay is remotely programmable.

6. Method for blasting according to one of claims 1 to 5, characterized in that the passive power source is a capacitor.

7. Detonating device for use when firing an explosive charge, characterized in that it comprises (a) inside the explosive a detonator, a first delay element connected to this and able to activate the detonator at a predetermined time after receiving the firing signal, and a passive power storage device as defined above, (b) at the surface of the explosive a power source, a device for receiving signals, and another delay element associated therewith and capable of delaying the time between receipt of the firing signal at (b) and detonation, and ( c) a device for communicating signals from (b) to (a).

8. Blasting device according to claim 7, characterized in that the first and second delay elements have programmable delays.

9. Blasting device according to claim 7, characterized in that the first and second delay elements have fixed delays.

10. Blasting device according to claim 7, characterized in that the first delay element has a fixed delay and the second delay element has a programmable delay.

11. Explosive device according to one of claims 7, 8 and 10, characterized in that the programmable delay is remotely programmable.

12. Method for blasting according to one of claims 7 to 11, characterized in that the passive power source is a capacitor.